基于传递函数法的航空航天相机像质测试系统研发
发布时间：2022-01-06 00:27
作为航空航天领域获取信息的重要设备,安装于不同类型飞行器上的航空航天相机,其成像质量的优劣将对目标物的观测效果和观测精度有着直接影响,因此在相机出厂前需要对相机的图像质量进行测试评价。本文针对现有航空航天相机像质检测效率低、人员误差大的问题,在对传统的像质测试方法充分了解的基础上,给出了一种基于传递函数的计算方法实现对航空航天相机像质进行评价;同时为了满足测试系统实时传输图像的要求,进行了基于千兆以太网协议的图像数据实时传输接口设计。本测试系统研发中,涉及的主要内容有:利用FPGA硬件平台实现千兆以太网协议,将相机图像数据高速传输至计算机端;编写了面向UDP的Socket套接字进行图像采集,将图像RAW格式转换为BMP位图文件进行图像显示,利用边缘检测与霍夫变换相结合的方法完成图像位姿校正等相关功能的算法程序;在调制传递函数（MTF）值计算中,采用了对比度的测量方式实现MTF的数值计算;在实验室的环境下搭建了相机性能测试系统平台,采用不同型号的相机对系统中矩形靶标进行拍摄,获取条纹图像计算MTF值,并与人工MTF测试结果进行对比分析;对系统测试结果精确度产生影响的因素进行了分析并给出了...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国OTS500测试仪Fig.1-1GermanOTS500Tester美国Optikos公司生产的OptikosOptestTestingSystem，如图1-2所示，该测试仪配
西安理工大学硕士学位论文4图1-1德国OTS500测试仪Fig.1-1GermanOTS500Tester美国Optikos公司生产的OptikosOptestTestingSystem，如图1-2所示，该测试仪配置了完善的软硬件系统，可用于测量多种类型的透镜，同时能够实现调制传递函数（MTF）、相位传递函数（PTF）、线扩散函数（LSF）、点扩散函数（PSF）、边缘扩散函数（ESF）及像散等测量。图1-2美国Optikos公司MTF测试仪Fig.1-2AmericanOptikosMTFTester与国外相比，国内在MTF测试技术方面的研究开展较晚，使用设备相对匮乏，同时检测技术也非常不足，但是经过科研人员的深入研究和分析，取得了丰富的科研成果和相关测试经验。武汉测绘科技大学对MTF测试系统进行了研究，成功开发了一套系统，该系统选取刃边图像作为目标物，首先观察被测镜头获取的刃边图像，对其进行相关算法处理获取刃边图像的PSF，其次完成图像的离散采集取样，在计算机中使用傅里叶变化法实现调制传递函数MTF值的计算。其测试原理如图1-3所示。
ML605开发板Fig.3-3ML605DevelopmentBoard
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的Canny算子在裂缝检测中的应用[J]. 赵芳,周旺辉,陈岳涛,彭红春. 电子测量技术. 2018(20)
[2]航空相机控制系统通用软件产品线设计[J]. 高培淞,李彬,叶华,王潇逸. 国外电子测量技术. 2018(06)
[3]基于canny和霍夫变换的车道线识别算法研究[J]. 唐阳山,李栋梁,朱停仃,黄贤成. 汽车实用技术. 2017(22)
[4]遥感相机实验室静态MTF测量误差分析[J]. 黄阳,李晓轩,牛锦川,王聪,王春雨. 光学与光电技术. 2017(02)
[5]基于千兆以太网的机载雷达数据采集系统设计[J]. 张志伟,靳鸿,穆蔚然,李祖博. 现代雷达. 2016(09)
[6]一种Camera Link接口的高速图像信号源卡设计[J]. 汝兴海,任勇峰,李辉景. 仪表技术与传感器. 2016(04)
[7]基于FPGA的千兆以太网高速数据传输系统[J]. 徐利刚,李岭. 仪表技术. 2016(02)
[8]空间CCD相机高精度在轨调制传递函数估算[J]. 李进,邢飞,王翀. 光学学报. 2015(02)
[9]高分辨相机传函测试误差分析[J]. 贺小军,张贵祥,郑亮亮,曲宏松. 红外与激光工程. 2014(S1)
[10]基于FPGA的千兆以太网数据传输的设计与实现[J]. 瞿鑫,吴云峰,李华栋,郑天策,戴磊,夏涛. 电子器件. 2014(04)
博士论文
[1]基于图像分析的光学传递函数测试技术研究[D]. 马卫红.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2005
硕士论文
[1]成像电子学系统MTF测试技术研究及系统研制[D]. 魏珊珊.吉林大学 2018
[2]基于低噪声背照式CMOS成像系统的研究[D]. 王政.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
[3]消防设备电源监控系统的设计与实现[D]. 陈军.重庆大学 2017
[4]基于FPGA的高速以太网接口设计和实现[D]. 张威.电子科技大学 2016
[5]基于图像处理的调制传递函数测试方法研究[D]. 陈燕芹.长春理工大学 2016
[6]基于MTF的CCD相机成像质量评价方法研究[D]. 张牧欣.长春理工大学 2015
[7]基于千兆以太网传输的采集系统的设计与实现[D]. 丁云冰.北京邮电大学 2016
[8]基于FPGA的实时图像处理系统设计与研究[D]. 张中义.南京理工大学 2015
[9]基于以太网的数字相机数据光纤传输技术研究[D]. 侯卓玮.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[10]MTF测量方法研究[D]. 姚大杰.合肥工业大学 2012
本文编号：3571343
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国OTS500测试仪Fig.1-1GermanOTS500Tester美国Optikos公司生产的OptikosOptestTestingSystem，如图1-2所示，该测试仪配
西安理工大学硕士学位论文4图1-1德国OTS500测试仪Fig.1-1GermanOTS500Tester美国Optikos公司生产的OptikosOptestTestingSystem，如图1-2所示，该测试仪配置了完善的软硬件系统，可用于测量多种类型的透镜，同时能够实现调制传递函数（MTF）、相位传递函数（PTF）、线扩散函数（LSF）、点扩散函数（PSF）、边缘扩散函数（ESF）及像散等测量。图1-2美国Optikos公司MTF测试仪Fig.1-2AmericanOptikosMTFTester与国外相比，国内在MTF测试技术方面的研究开展较晚，使用设备相对匮乏，同时检测技术也非常不足，但是经过科研人员的深入研究和分析，取得了丰富的科研成果和相关测试经验。武汉测绘科技大学对MTF测试系统进行了研究，成功开发了一套系统，该系统选取刃边图像作为目标物，首先观察被测镜头获取的刃边图像，对其进行相关算法处理获取刃边图像的PSF，其次完成图像的离散采集取样，在计算机中使用傅里叶变化法实现调制传递函数MTF值的计算。其测试原理如图1-3所示。
ML605开发板Fig.3-3ML605DevelopmentBoard
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的Canny算子在裂缝检测中的应用[J]. 赵芳,周旺辉,陈岳涛,彭红春. 电子测量技术. 2018(20)
[2]航空相机控制系统通用软件产品线设计[J]. 高培淞,李彬,叶华,王潇逸. 国外电子测量技术. 2018(06)
[3]基于canny和霍夫变换的车道线识别算法研究[J]. 唐阳山,李栋梁,朱停仃,黄贤成. 汽车实用技术. 2017(22)
[4]遥感相机实验室静态MTF测量误差分析[J]. 黄阳,李晓轩,牛锦川,王聪,王春雨. 光学与光电技术. 2017(02)
[5]基于千兆以太网的机载雷达数据采集系统设计[J]. 张志伟,靳鸿,穆蔚然,李祖博. 现代雷达. 2016(09)
[6]一种Camera Link接口的高速图像信号源卡设计[J]. 汝兴海,任勇峰,李辉景. 仪表技术与传感器. 2016(04)
[7]基于FPGA的千兆以太网高速数据传输系统[J]. 徐利刚,李岭. 仪表技术. 2016(02)
[8]空间CCD相机高精度在轨调制传递函数估算[J]. 李进,邢飞,王翀. 光学学报. 2015(02)
[9]高分辨相机传函测试误差分析[J]. 贺小军,张贵祥,郑亮亮,曲宏松. 红外与激光工程. 2014(S1)
[10]基于FPGA的千兆以太网数据传输的设计与实现[J]. 瞿鑫,吴云峰,李华栋,郑天策,戴磊,夏涛. 电子器件. 2014(04)
博士论文
[1]基于图像分析的光学传递函数测试技术研究[D]. 马卫红.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2005
硕士论文
[1]成像电子学系统MTF测试技术研究及系统研制[D]. 魏珊珊.吉林大学 2018
[2]基于低噪声背照式CMOS成像系统的研究[D]. 王政.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
[3]消防设备电源监控系统的设计与实现[D]. 陈军.重庆大学 2017
[4]基于FPGA的高速以太网接口设计和实现[D]. 张威.电子科技大学 2016
[5]基于图像处理的调制传递函数测试方法研究[D]. 陈燕芹.长春理工大学 2016
[6]基于MTF的CCD相机成像质量评价方法研究[D]. 张牧欣.长春理工大学 2015
[7]基于千兆以太网传输的采集系统的设计与实现[D]. 丁云冰.北京邮电大学 2016
[8]基于FPGA的实时图像处理系统设计与研究[D]. 张中义.南京理工大学 2015
[9]基于以太网的数字相机数据光纤传输技术研究[D]. 侯卓玮.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[10]MTF测量方法研究[D]. 姚大杰.合肥工业大学 2012
本文编号：3571343
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